本文以石榴石型電解質陶瓷作為研究對象,分別通過引入負極界面中間層,構建3D連通孔結構電解質鋰負極框架以及引入超聲促進金屬鋰在石榴石型電解質陶瓷表面潤濕的方式,解決鋰固態(tài)電池中常見的鋰負極界面問題。由于受到新冠疫情的影響,相應的電化學數(shù)據(jù)并未測試,本文僅就理論上可以改善負極界面的上述三種方式的實驗方法展開論述。首先,為了有效改善負極金屬鋰與石榴石電解質之間的接觸,調控充放電過程中的鋰流沉積,實現(xiàn)工作過程中電池負極界面的穩(wěn)定,本文選擇在負極界面處原位引入LiF中間層。實驗表明,利用5 M的HF對經過9h預處理的LLZO表明進行酸洗處理30s后,可以在保障電解質新鮮表面受到較小的酸蝕前提下,有效清除LLZO表面雜質并引入LiF中間層。為了構建3D連通孔結構電解質作為鋰負極框架,以增大負極金屬鋰與電解質之間的有效接觸面積,本文采用靜電紡絲的手段預先紡織出網(wǎng)狀PCL作為造孔劑。實驗表明,在電壓5V,溫度120℃,紡絲速度30mm/s,接收距離為5mm的工藝參數(shù)下進行靜電紡絲,可以得到直徑約為50μm左右,且單絲之間形成良好連接的網(wǎng)狀PCL。最后,本文利用Comsol Multiphysics軟件...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1鋰離子電池工作原理示意圖[2]

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士論文-2-硫化物固態(tài)電解質由于其在空氣中易吸潮、不穩(wěn)定，難于制備，因而極大限制了其研究與應用。氧化物固態(tài)電解質一般分為NASICON型、LISICON型、鈣鈦礦型以及石榴石型[1]。其中的石榴石型固態(tài)電解質由于較寬的電化學窗口以及對鋰穩(wěn)定，成為了新一代鋰固態(tài)....

圖1-2傳統(tǒng)鋰離子電池引發(fā)的安全事故

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士論文-2-硫化物固態(tài)電解質由于其在空氣中易吸潮、不穩(wěn)定，難于制備，因而極大限制了其研究與應用。氧化物固態(tài)電解質一般分為NASICON型、LISICON型、鈣鈦礦型以及石榴石型[1]。其中的石榴石型固態(tài)電解質由于較寬的電化學窗口以及對鋰穩(wěn)定，成為了新一代鋰固態(tài)....

圖1-3石榴石固態(tài)電解質結構a)立方相LLZO結構b)四方相LLZO結構[9,10]

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士論文-4-圖1-3石榴石固態(tài)電解質結構a)立方相LLZO結構b)四方相LLZO結構[9,10]圖1-4石榴石固態(tài)電解質導電機制a)立方相LLZO三維網(wǎng)絡中Li的排列b)立方相LLZO中Li排列成的環(huán)狀結構c)四方相LLZO中Li排列成的環(huán)狀結構Li位摻雜主要....

圖1-5LLZO摻雜元素的最穩(wěn)定摻雜位置與價態(tài)[11]

了立方相結構的Li7-xLa3Zr2-xNbxO12陶瓷電解質，并發(fā)現(xiàn)在x=0.5時，LLZNO致密度達到96~97%，離子電導率達到8.39×10-4S/cm。Li[15]等人引入Ta5+同樣取代LLZO中的Zr4+進行Zr位摻雜。通過在900℃下煅燒得到了純凈的LLZTO母粉....

本文編號：3912798